Biología (08) · Unidad 9 — Herencia
Mutaciones génicas y su efecto en la proteína
Una mutación es un cambio en la secuencia del ADN. Si cambia una sola base, el efecto depende del codón: puede no cambiar el aminoácido (silenciosa), cambiarlo (de cambio de sentido) o crear un stop (sin sentido). Si se agregan o se pierden bases que no son múltiplo de tres, se corre el marco de lectura y cambia todo lo que sigue.
La explicación
El problema: copiar millones de letras sin errores
Cada vez que una célula se divide copia todo su ADN: en una célula humana, unos 6000 millones de pares de bases. La ADN polimerasa se equivoca muy poco y además corrige, pero no es perfecta. Y el ADN también se daña entre una copia y otra: la luz ultravioleta, algunos químicos, la radiación. Cuando un cambio en la secuencia no se repara y queda, es una mutación.
Una mutación es cualquier cambio heredable en la secuencia del ADN. Este tema trata las génicas o puntuales, que tocan una o pocas bases de un gen. Las que cambian cromosomas enteros o grandes pedazos son las cromosómicas (tema 9.6).
¿En qué célula pasó? Somáticas y germinales
Mutación germinal: ocurre en la línea que forma los gametos. Puede pasar a la descendencia, y entonces estará en todas las células del hijo.
Sólo las germinales se heredan, y por eso sólo ellas cuentan para la evolución (tema 10.4).
Espontáneas e inducidas
Las espontáneas aparecen sin causa externa, por errores de la replicación. Las inducidas las provoca un agente mutágeno: la radiación UV del sol (por eso se recomienda protegerse la piel), los rayos X, algunas sustancias del humo del tabaco. Los mutágenos aumentan la frecuencia de mutaciones, pero no eligen qué gen ni qué cambio: el efecto es al azar.
Cambiar una sola base: tres resultados posibles
Una sustitución reemplaza una base por otra. Para saber qué le pasa a la proteína hay que ir al ARNm, leerlo de a tres bases desde el AUG (tema 7.4) y comparar el codón original con el nuevo:
De cambio de sentido (missense): el codón nuevo codifica otro aminoácido. GAG (Glu) → GUG (Val). El efecto va de nada a grave, según dónde caiga en la proteína.
Sin sentido (nonsense): el codón nuevo es un stop (UAA, UAG o UGA). UGG (Trp) → UGA. La proteína sale cortada y casi siempre no funciona.
Agregar o sacar bases: el corrimiento del marco
El ribosoma lee de a tres sin comas. Si se inserta o se pierde una base, todos los codones que siguen cambian: es un corrimiento del marco de lectura. Pasa lo mismo que con la frase «EL SOL ERA MAS ROJ...» si se borra la primera S: «EL OLE RAM ASR OJ...». Desde ahí, aminoácidos distintos y casi siempre un stop prematuro.
Si lo que se agrega o se pierde son tres bases (o un múltiplo de tres) y coinciden con un codón, el marco se conserva: la proteína tiene un aminoácido de más o de menos y el resto queda igual. Suele ser menos grave que un corrimiento.
El ejemplo de manual: la hemoglobina S
En la cadena β de la hemoglobina, un cambio de una sola base convierte el codón GAG (ácido glutámico) en GUG (valina). Es una mutación de cambio de sentido. Las personas homocigotas para ese alelo tienen anemia falciforme: con poco oxígeno, la hemoglobina se agrupa en fibras y el glóbulo rojo se deforma en hoz. Los heterocigotas casi no tienen síntomas y son más resistentes a la malaria, lo que explica que el alelo sea frecuente donde la malaria lo es.
Buenas, malas y neutras
La mayoría de las mutaciones son neutras (silenciosas, o en ADN que no codifica) o perjudiciales. Unas pocas resultan ventajosas en un ambiente dado. Todas juntas son la fuente última de los alelos nuevos: sin mutación no habría variación sobre la cual actúe la selección natural (tema 10.4).
Cómo se resuelve
2. Marcá los codones desde el AUG, de a tres.
3. Ubicá la base que cambia y en qué codón cae.
4. Traducí el codón viejo y el nuevo con la tabla.
5. Mismo aminoácido: silenciosa. Otro: cambio de sentido. Stop: sin sentido. Si se agregó o quitó una base: volvé a cortar de a tres desde ahí.
Un ARNm empieza así: AUG GCA UGG AAA UAA. Se analiza qué pasa si la G de la posición 9 (la última de UGG) cambia: a) por A; b) por U o por C. Datos del código: AUG = Met, GCA = Ala, UGG = Trp, UGU y UGC = Cys, AAA = Lys, UAA y UGA = stop.
El original, de a tres desde el AUG: AUG · GCA · UGG · AAA · UAA → Met – Ala – Trp – Lys – stop. Cuatro aminoácidos.
b) G9 → U o C. UGU y UGC son Cys: el triptófano se cambia por cisteína y el resto sigue igual. Mutación de cambio de sentido.
Lo que muestra el ejemplo: la misma posición, cambiada de maneras distintas, da efectos muy diferentes. No alcanza con saber «dónde» cayó la mutación: hay que traducir el codón nuevo.
Por qué el triptófano es un caso particular: tiene un solo codón (UGG). Cualquier cambio en su tercera base lo convierte en otra cosa. En cambio, la leucina tiene seis codones y la mayoría de los cambios en su tercera base son silenciosos.
Dónde se pierde el punto: en cortar los codones sin empezar en el AUG, o en contar la posición desde el final.
Dos personas tienen una mutación en el mismo gen. En una, una sustitución cambia un aminoácido de la superficie de la proteína por otro parecido. En la otra, se perdió una base cerca del comienzo del gen. ¿Cuál esperás que tenga una proteína más alterada, y por qué? ¿Puede pasar lo contrario?
Lo esperable: la deleción de una base cerca del comienzo es mucho más grave. Corre el marco de lectura desde ahí hasta el final: todos los codones siguientes cambian, aparecen aminoácidos distintos y, casi siempre, un stop prematuro. La proteína pierde casi toda su secuencia original.
La deleción afecta a todo lo que viene después. Cuanto más cerca del principio, más proteína se pierde.
¿Puede pasar lo contrario? Sí. Una sola sustitución en el sitio activo de una enzima (tema 2.6) o en un punto que decide el plegamiento puede anular la proteína. La hemoglobina S es el ejemplo: un solo aminoácido cambiado, en un lugar clave, alcanza para producir anemia falciforme. Y un corrimiento muy cerca del final del gen puede dejar casi toda la proteína intacta.
Cómo se escribe en un parcial: nombrar el tipo de mutación, decir qué le pasa al marco de lectura y cuántos aminoácidos se afectan, y recién ahí opinar sobre la función.
Dónde se cae la mayoría
- Leer los codones sin empezar en el AUG, o cortar de a tres desde cualquier lado. El marco lo fija el codón de inicio.
- Creer que toda mutación cambia la proteína. Por la redundancia del código, muchas sustituciones en la tercera base son silenciosas.
- Pensar que una mutación somática se hereda. Sólo las de la línea germinal llegan a los hijos.
- Suponer que perder tres bases corre el marco. Tres bases son un codón: la proteína pierde un aminoácido y el resto se lee igual.
- Decir que los mutágenos provocan la mutación que el organismo necesita. Aumentan la frecuencia de cambios, pero al azar.
Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.
Practicar Mutaciones génicas y su efecto en la proteína →Dónde entra este tema en el parcial
- Segundo parcial — Los cobayos del criadero15 puntos · resuelto paso a paso
Los otros temas de la unidad 9
Herencia